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Comment choisir le meilleur système de porte-outils pour votre atelier

创建于03.26
Rester fidèle aux valeurs sûres ou opter pour quelque chose de nouveau ?
De nombreux ateliers de fabrication conservent des systèmes d'outillage traditionnels et peu coûteux. Les pinces ER et les plats Weldon sont éprouvés ; ils fonctionnent et ont fait leurs preuves. Parallèlement, les technologies d'usinage plus récentes et avancées, telles que les machines multiaxes, peuvent être plus performantes grâce à l'utilisation de porte-outils plus récents et plus performants (et plus coûteux).
En conséquence, les ateliers de travail sont confrontés à davantage de choix et des analyses plus approfondies sont nécessaires.
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« Le faux-rond et la répétabilité sont deux des principaux critères d'évaluation de la qualité d'un système de porte-outils », a déclaré Luke Pollock, chef de produit chez Walter USA LLC, Waukesha, Wisconsin. « De ce point de vue, les porte-outils à frettage et hydrauliques font partie des meilleurs. Ils assurent tous deux un contact sûr avec une queue cylindrique rectifiée avec précision et offrent un faux-rond minimal et une répétabilité maximale. Les systèmes à pinces ER sont probablement parmi les meilleurs. Ce type de porte-outils permet d'obtenir un faux-rond et une répétabilité raisonnables. L'utilisation de pinces rectifiées avec précision permet d'améliorer le faux-rond et la répétabilité. Les porte-outils à queue Weldon offrent le contrôle du faux-rond le plus faible, car le système utilise une vis de réglage pour pousser la queue d'un côté de l'alésage du porte-outil, ce qui introduit naturellement un certain faux-rond dans le réglage de l'outil. »
Pollock a indiqué que la force de serrage était un autre facteur à prendre en compte. « Ce choix influence le choix des porte-outils que nous considérons comme les meilleurs », a-t-il déclaré. « Un porte-outil à queue Weldon utilise une connexion qui empêche tout glissement ou arrachement de l'outil. Grâce à ce porte-outil, nous pouvons donc pousser l'application d'usinage à son maximum, jusqu'à ses limites. Les porte-outils à frettage et hydrauliques offrent également une excellente force de serrage. Cependant, dans certaines circonstances, comme des taux d'enlèvement de matière élevés ou un contact important entre l'outil et la matière à usiner, un glissement ou un arrachement peut se produire. »
Tout dépend des applications concernées. Drew Strauchen, vice-président exécutif de GWS Tool Group, à Tavares, en Floride, a déclaré que, « de manière générale », la catégorie « bon » comprend les porte-fraise et les pinces ; la catégorie « meilleur » comprend les mandrins à pince et les mandrins de fraisage de haute précision ; et la catégorie « meilleur » comprend les outils à frettage, hydrauliques et à emmanchement forcé.
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« Les fondamentaux d'un bon porte-outil sont la rigidité, la force de préhension, la précision du faux-rond et l'équilibre », a-t-il déclaré. « Les applications allant de l'ébauche à la finition, de la production à petite et grande échelle, et de la tolérance à la tolérance, l'importance du porte-outil et de ses caractéristiques individuelles devient plus ou moins critique. »

Le contrôle du faux-rond est essentiel à la durée de vie et à la précision de l'outil

Edwin Tonne, spécialiste technique en formation et en service pour Horn USA Inc., Franklin, Tennessee, a cité des exemples d'applications pour différentes catégories.
Les porte-outils hydrauliques, a-t-il expliqué, sont particulièrement adaptés aux applications de perçage, de finition à grande vitesse et d'alésage. L'ajustement à frettage est particulièrement adapté au fraisage d'ébauche, au fraisage de finition, au perçage et à l'alésage ; les systèmes de pinces hautes performances sont également adaptés à ces opérations.
Tonne a également décrit les facteurs à prendre en compte lors du choix des porte-outils. Pour les outils de perçage ou d'alésage, a-t-il expliqué, le faux-rond « est essentiel à la durée de vie économique de l'outil et à la précision dimensionnelle ». Pour le fraisage d'ébauche, le faux-rond est également crucial, « tout comme la force de serrage de la queue. Le couple de serrage du porte-outil étant plus élevé, le risque d'arrachement est plus important. »
Selon Walter's Pollock, « Il est important d'adapter le type de porte-outil à l'application. Une meilleure approche consiste à déterminer la caractéristique la plus importante du porte-outil pour l'application. Les applications d'ébauche bénéficieront principalement d'un porte-outil offrant une force de serrage maximale. Pour les opérations de finition, où l'objectif est d'obtenir des tolérances précises et des états de surface impeccables, les porte-outils offrant un faux-rond minimal et une répétabilité maximale devraient être privilégiés. »
L'équation pour les ateliers de fabrication peut varier. Dan Doiron, chef de produit fraisage chez Emuge Corp., West Boylston, Massachusetts, a décrit les points à prendre en compte lors du choix des porte-outils pour différents types d'outils de coupe.
« Lorsque je vois un outil avec un méplat Weldon, cela indique généralement qu'il est conçu pour un fraisage agressif », a-t-il déclaré. « Cela ne signifie pas qu'il est impossible d'utiliser l'outil pour la finition, mais le méplat Weldon a été ajouté pour éviter l'arrachement. Pour l'ébauche, la pince à verrouillage par goupille est un bon choix. Pour l'usinage des surfaces 3D d'un noyau ou d'une empreinte de moule, un porte-outil Emuge FPC offre un haut niveau de précision dès sa sortie d'usine. Grâce au porte-outil équilibrable, la précision est accrue sans avoir à acheter un porte-outil séparé. »

Le maintien des outils est souvent négligé

Pour les ateliers de fabrication, la question est désormais de savoir comment procéder. Par exemple, quand les ateliers de fabrication doivent-ils décider d'investir des ressources et d'avancer ?
« Le porte-outil est souvent négligé, surtout lors de l'achat d'une nouvelle machine », a déclaré Doiron. « Cependant, les ateliers devraient envisager d'améliorer leur stratégie de porte-outil si la machine a été achetée pour augmenter la production et atteindre un niveau de précision plus élevé. Par exemple, utiliser les anciens porte-outils à verrouillage latéral et espérer une amélioration des performances sera décevant. Le porte-outil reste imprécis, qu'il soit installé sur une ancienne machine ou sur une broche neuve. »
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Certains facteurs dépendent de la taille des ateliers. « Le plus grand équilibre réside dans la flexibilité et la performance », explique Alan Miller, responsable ingénierie et chef de produit chez BIG Kaiser Precision Tooling Inc., à Hoffman Estates, dans l'Illinois. « Plus un système est flexible, moins il offrira de performances pour des applications spécifiques. Dans les environnements de production intensive, il est important de privilégier la solution la plus performante. Pour les petits travaux, la flexibilité du système de porte-outils peut primer sur l'optimisation des performances des outils de coupe. »
Lorsqu'il s'agit d'investir dans des technologies plus récentes, « c'est plus facile pour les grands magasins », a-t-il déclaré. « Il est plus difficile pour un très petit magasin de renoncer à la flexibilité. »
Quoi qu’il en soit, les ateliers de fabrication examinent si l’investissement dans une technologie plus récente vaut le coût en termes de réduction des déchets et de durée de vie plus longue des outils.

Un grand avantage pour le perçage

« Les fondamentaux d'un bon porte-outil sont la rigidité, la force de serrage, la précision du faux-rond et l'équilibre », a déclaré Strauchen de GWS. « Les outils de perçage bénéficient particulièrement de porte-outils offrant une précision du faux-rond et un équilibre supérieurs. Les fraises en bout bénéficient des mêmes avantages, mais nécessitent généralement des porte-outils plus rigides et plus résistants pour mieux gérer les charges radiales et les forces d'arrachement créées par les fraises hélicoïdales. Parfois, les forces d'arrachement sont telles qu'un système d'ajustement mécanique, comme un système de verrouillage latéral ou de sécurité, est nécessaire. »
Les dirigeants affirment que chaque fois qu'un atelier investit dans un nouvel outillage, il est essentiel d'évaluer le système de porte-outils. « Si un atelier investit dans de nouveaux centres d'usinage, il est important de compléter l'achat avec un nouveau système de porte-outils », a déclaré Tonne de Horn USA. « Il est absurde, d'un point de vue économique, de tirer des gains de productivité, par exemple en réduisant le temps de passage d'une pièce à l'autre, si ce temps est gaspillé en changements d'outils en raison d'une faible durée de vie. »
Strauchen partageait un avis similaire. Interrogé sur le moment où un atelier devrait envisager de moderniser son système de serrage, il a répondu : « Outre la réponse évidente de "toujours", une réponse plus réaliste est lors de l'achat d'une nouvelle machine-outil. Outre les applications d'usinage et les performances, les systèmes de serrage de qualité supérieure offrent généralement de meilleures propriétés d'équilibrage et un meilleur ajustement (par exemple, des cônes de bride en V plus précis) qui optimisent la durée de vie de la broche. Vous ne monteriez pas vos vieilles jantes sur votre nouvelle voiture, et vous ne devriez pas non plus installer des porte-outils usagés sur une broche neuve. »
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Une partie de l'évaluation porte sur l'impact d'un nouveau système de porte-outils sur les nouveaux outils. L'amélioration de la durée de vie des outils est un argument majeur en faveur d'un changement.
« L'aspect le plus facile pour évaluer le retour sur investissement lié à l'amélioration de la qualité du système de porte-outils est probablement la performance de l'outil », a déclaré Walter's Pollock. « La durée de vie de l'outil est un élément que la plupart d'entre nous pouvons surveiller. Allonger la durée de vie d'un seul outil permet de produire davantage de pièces pour un même coût de production. Cela se traduit par un coût par pièce réduit. »
Il a également ajouté que des cadences de production plus élevées pourraient être atteintes. « Compte tenu de la charge de la machine et de l'opérateur, des temps de cycle plus courts ont un impact bien plus important sur la réduction du coût par pièce », a déclaré Pollock. « Le coût global par pièce est un moyen assez fiable de calculer l'avantage d'un porte-outil amélioré. »

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